JP2007509510A - Hsdpa通信システムにおけるarq制御 - Google Patents

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Abstract

【課題】高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)通信システムにおいて、自動再送要求(ARQ)制御の方法を改善する。
【解決手段】この方法は第1の局から第2の局に制御情報を伝送すること(300)、第2の局において制御情報の受信を開始すること(312)、制御情報が、誤りを伴って受信されているかどうかを検査すること(502)、および、誤りを伴って受信されている場合、第1の局に伝送するための否定応答(NACK)メッセージを生成すること(604)を含む。制御情報誤り検査および確認応答メッセージ生成は、無線インターフェース・レイヤ1(UEレイヤ1)内部で処理動作を実行することによって第2の局において実行される。
【選択図】図6

Description

本発明は、概して通信システム内の局の間で伝送されるデータの誤り制御に関し、より詳細には、高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)通信システムにおける自動再送要求(ARQ)制御に関する。
HSDPAは、無線符号分割アクセス(W−CDMA)のための第3世代(3G)無線通信標準の重要な機能の1つである。W−CDMAはダウンリンク方向におけるマルチメディア・サービスをサポートするために提案された。名前が示すとおり、HSDPAは、3G局に高速データ配信をもたらし、効果的なマルチメディア能力を要求するユーザが、無線アクセス網における限界のためにこれまで利用できなかったデータ転送速度の恩恵を受けられるようにする。HSDPAは、5MHzの帯域幅にわたって最高で14.4Mbpsまでという、ダウンリンク方向における非常に速いデータ転送速度を提供することを企図している。ビデオ・ストリーミング、対話型アプリケーション、およびビデオ・オン・デマンドなどの高品質アプリケーションが保証されることが企図されている。この目標に達するため、規格への参加者は、適応変調−符号化(AMC)および混成ARQ(H−ARQ)を含め、いくつかの重要な技術を研究してきた。HSDPAは、H−ARQおよびAMCを使用してデータスループットを向上させる。
HSDPA関連チャネルに関する伝送時間間隔は、「サブフレーム」レベルで定義され、ここで、1サブフレームは、3スロット(2ミリ秒)に相当する。これは、無線インターフェース・レイヤ1のチャネル・パラメータおよびチャネル条件が、3スロットごとに変化する可能性があることを意味する。AMC技術の使用は、HSDPA局がQPSKと16QAMの間で局の復調スキームを切り替えること及び物理チャネルの数を変えることができなければならないことを意味する。物理チャネルの数は、関連する制御チャネル上でデータとともに送信されるシグナルに依存する。制御チャネル上で送信されるシグナルは、データ・チャネル上で送信されるデータを受信し、復号化するための必要な情報から成る。
移動受信機(UE)が現在置かれているチャネル条件下で基地局(ノードB)が適切な変調スキームおよび符号化速度を選択するのを支援するため、UEは、特定の制御チャネルを介してノードBにチャネル品質情報を送信する。さらに、ノードBが、ARQ手続きを実行するのを支援するため、UEは、データ・パケットが誤りを伴って受信されたか、または誤りを伴わずに受信されたかを示すメッセージをノードBに専用制御チャネル上で送り返す。UEは、データ・パケットが、誤りを伴わずにUEに伝送されたことを示す肯定応答(ACK)メッセージか、またはデータ・パケットが、誤りを伴って伝送されたことを示す否定応答(NACK)メッセージを送信する。次に、ACKメッセージまたはNACKメッセージは、必要に応じてノードBがデータ・パケットを再伝送するのに使用される。
HSDPA活動が開始されると、ノードBは、共通チャネル上で制御情報を宛先のUEに送信することを開始する。以上の諸動作は、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を行うことによって実行される。UEは、所与の共通制御チャネルを監視し、そのUEを宛先とする制御情報が検出されると、部分的に復号化された制御情報を使用することにより、関連するデータ・チャネル上でパケット・データを受信し始める。同時に、UEは、検出された制御チャネル上で制御情報を取り出すことを続け、誤り検出を、やはり、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することによって行う。誤りがまったく検出されなかった場合、UEは、パケット・データを受信し、復号化することを続ける。
パケット・データの受信及び復号化を完了すると、完全なデータ・パケットが、無線インターフェース・レイヤ1から無線インターフェース・レイヤ2に送られる。完全なパケット・データが受け取られると、データ・パケットのH−ARQ処理が、無線インターフェース・レイヤ2内部で諸動作を実行することによって行われる。H−ARQ処理の終了時に、UEは、無線インターフェース・レイヤ1処理動作によってノードBに伝送されるべきACKメッセージまたはNACKメッセージに関する伝送サービスを、提供する。UEは、それらのメッセージのいずれか1つを専用制御チャネル上で送信する。
しかし、UEが、そのUEを宛先とする制御情報を検出することができなかった場合、ACKメッセージまたはNACKメッセージは、まったく生成されない。これにより、UEは、割り当てられた専用制御チャネル上で何も送信しない、より正確には、不連続な伝送(DTX)を送信することになる。既存の遠隔通信標準によれば、ノードBは、DTXをNACKメッセージと解釈することを要求される。同様に、UEが、そのUEを宛先とする制御情報を検出したが、誤り検査プロセスが不合格であった場合、UEは、受信されたデータ・パケットを復号化することができない。この場合も、これにより、DTXが割り当てられた専用制御チャネル上で送信され、ノードBがDTXをNACKメッセージと解釈することを要求されることになる。
伝送された信号が急速なフェージングを被る移動環境において特に、HSDPAシステムのパフォーマンスを低下させる問題が生じることが判明している。ノードBは、チャネル雑音の存在に起因して、DTXをNACKメッセージではなく、ACKメッセージと解釈する可能性がある。DTXをACKメッセージと解釈すると、ノードBは、新たなパケット・データを宛先のUEに、後の回のスケジューリングで送信する。このパケット・データは、UE内部のH−ARQバッファの機能を損ない、パフォーマンス低下をもたらした。また、DTXをACKメッセージとして認識するというノードBの劣悪なパフォーマンスに起因して、バッファが役に立たない状況が続くことにより、HSDPA処理におけるリンク終了も生じ、UE消費電力が無駄になる。状況は、データ・パケットが順序正しくUEに配信されることが必要なサービスの場合、より深刻になる。その場合、前の壊れていたデータ・パケットの後に受信されたデータ・パケットも、そのデータ・パケットの順序が乱れているので、UEによって無視される。
ノードBにおいてNACKメッセージの検出が向上される、HSDPA通信システムにおけるARQ制御を改良する技術を提供することが望ましい。
また、既知のHSDPA通信システムに関連する1つまたは複数の問題を改善する、または克服するように、HSDPA通信システムにおけるARQ制御を改良することも望ましい。
本発明の一態様は、高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)通信システムにおける自動再送要求(ARQ)制御の方法であって、第1の局から第2の局に制御情報を伝送すること、第2の局において制御情報の受信を開始すること、制御情報が、誤りを伴って受信されたかどうかを検査し、誤りを伴って受信されている場合、第1の局に伝送するための否定応答(NACK)メッセージを生成することを含み、制御情報誤り検査および確認応答メッセージ生成は、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することによって第2の局において実行される方法を提供する。
制御情報誤り検査は、好ましくは、制御情報に対して巡回冗長検査を実行することによって実行される。
制御情報誤り検査は、好ましくは、関連するデータ・パケットの受信中に実行される。
この方法は、制御情報誤り検査に不合格であると、第2の局における関連するデータ・パケットの受信を、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することによって終了させることを更に含むことが可能である。
制御情報は、共通制御チャネル上で送受信されることが可能である。
この方法は、第2の局から第1の局に否定応答(NACK)メッセージを、共通制御チャネル上で伝送することを更に含むことが可能である。
本発明の別の態様は、高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)通信システムの一部を形成する通信局であって、別の局から送信された制御情報を受信するための受信手段と、制御情報が、誤りを伴って受信されたかどうかを検査するための処理手段と、誤りを伴って受信された場合、第1の局に伝送するための否定応答(NACK)メッセージを生成するための処理手段とを含み、制御情報誤り検査および確認応答メッセージ生成は、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することによって第2の局において実行される通信局を提供する。
本発明によれば、HSDPA通信システムにおけるARQ制御が改良され、NACKメッセージの検出が向上される。
次に、図1を参照すると、ほとんどのタイプの通信システムをサポートするように設計された7レイヤのオープン・システム相互接続モデルが、全体的に示されている。レイヤのそれぞれは、正確なプロトコルまたはサービスを指定せず、むしろ、実行される必要がある諸機能に対するモデルを定義する。モデル100は、物理レイヤ102、データ・リンク・レイヤ104、ネットワーク・レイヤ106、トランスポート・レイヤ108、セッション・レイヤ110、プレゼンテーション・レイヤ112、およびアプリケーション・レイヤ114を含む。
物理レイヤ102は、より高位のレイヤからのデジタル・データを調整するように作用して、データが、移動無線チャネルを介して信頼できる形で伝送されることが可能であるようにする。送信方向では、物理レイヤ102が、チャネル符号化、インタリーブ、スクランブル、拡散、および変調などの諸機能を実行する。受信方向では、以上の機能が逆転されて、送信されたデータが、受信機において復元されるようになる。
データ・リンク・レイヤ104は、物理レイヤからのデータをフレームに変換することを担う。また、データ・リンク・レイヤ104は、何らかの形態の誤り検出機能も組み込んで、受信されたデータの中に誤りが存在する場合、データ・リンク・レイヤが、誤り制御を担い、その誤りの存在を送信側エンティティに知らせる。データ・リンク・レイヤは、2つのサブレイヤに、すなわち、MAC(メディア・アクセス制御)サブレイヤ116と論理リンク制御サブレイヤ118に分割される。MACサブレイヤ116は、物理レイヤとより緊密に協働して、ヘッダ、物理アドレス、誤り検出符号、および制御情報を含む。他方、論理リンク制御サブレイヤ118は、論理アドレス指定を行うこと、ならびに誤り制御情報およびフロー制御情報を提供することを主に担う。
ネットワーク・レイヤ116は、ネットワーク・エンティティ間のネットワーク接続を作成すること、保持すること、および編集することを担う。また、ネットワーク・レイヤは、輻輳制御も実行する。トランスポート・レイヤ108は、終端間の誤り制御およびフロー制御を実行する。セッション・レイヤ110は、ユーザ間でセッションを確立すること、トークン管理のサービスを扱うこと、およびネットワーク内で同期ポイントを確立することを担う。プレゼンテーション・レイヤ112は、送信者または受信者にデータ・パケットを適切な形で提示するために必要な、一連の多種多様な機能を実行する。最後に、アプリケーション・レイヤ114は、通信ネットワークを使用するアプリケーションが存在する場所である。
物理レイヤ102およびデータ・リンク・レイヤ104は、無線インターフェース・レイヤ1および無線インターフェース・レイヤ2にそれぞれ属している。無線インターフェース・レイヤ2は、チャネル整合性、誤り制御、フロー制御、およびリンク順序制御を、レイヤ2の下位のレイヤに、すなわち、無線インターフェース・レイヤ1に提供する。誤り制御のための最も一般的な技術は、受信機が、着信シーケンスの中で誤りを検出することができる誤り検出、ならびに着信シーケンスの中で誤りが検出され、受信機がさらなるシンボルの伝送を送信元に要求するARQ(自動再送要求)の諸機能に基づく。移動無線環境は、変化するビット誤り率の原因である、固定でないチャネル群を特徴とする。データ転送におけるそれらのビット誤り率の打撃的な効果を抑えるため、FEC(前方誤り訂正)符号化スキームが、広く使用されている。FEC符号化とARQの組合せに帰着する諸方法は、H−ARQ(混成ARQ)方法と呼ばれる。H−ARQ処理動作は、無線インターフェース・レイヤ2のMACサブレイヤにおいて実行される。
図2は、2つの通信局、すなわち、UE202およびノードB204を含むHSDPA通信システム200を示す。通信局のそれぞれは、図1に示したモデルの中のレイヤ群の各レイヤによって実行されるべき諸動作を実行するための処理セクションを含む。したがって、図2は、物理レイヤ処理ブロック206、MACサブレイヤ処理ブロック208、および上位レイヤ群処理ブロック210を示す。同様に、ノードB局204は、物理レイヤ処理ブロック212、MACサブレイヤ処理ブロック214、および上位レイヤ群処理ブロック216を含む。実際のデータが、無線インターフェース218を介して、局202と局204の間で伝送されている間、処理セクションのそれぞれが、ピアツーピア関係にある他方の局において対応する処理セクションと実質的に通信する。
図3に示したタイミング図300で見て取ることができるとおり、既知のHSDPA通信システム内のノードB204とUE202の両方の内部における高位のレイヤのピアツーピア通信を介してHSDPA動作がアクティブにされると、ノードBは、ステップ300で、UE202を宛先とする制御情報302を、共通制御チャネル上で送信する。制御情報は、UE202が、ステップ306で正確に2スロット(4/3ミリ秒)後にノードBによって送信されるデータ・パケット304を、関連するデータ・チャネル上で受信し、復号化することを可能にする。UE202は、ステップ308で、所与の共通制御チャネルを監視して、UEを宛先とする情報を検出する。その制御情報が、ステップ310でUEによって検出されると、UEは、部分的に復号化された制御情報302を使用することにより、ステップ312で、関連するデータ・チャネル上でパケット・データ304を受信することを開始する。パケット・データ304が、UEによって受信されている間、UEは、検出された制御チャネル上で制御情報302を取り出すことを続け、ステップ314で、誤り検出を実行して、制御情報が、誤りを伴って受信されているかどうかを判定する。この誤り検出は、制御情報302に対して巡回冗長検査を実行することによって実行される。まったく誤りが検出されない場合、ステップ316で、UEは、パケット304を受信し、復号化することを続ける。
ステップ308ないし316で実行される諸機能のそれぞれは、無線インターフェース・レイヤ1処理セクション206内部で諸動作を実行することによって、UE202によって実行される。パケット・データ304を受信し、復号化することが完了すると、パケット・データは、ステップ318で、MACサブレイヤ処理セクション208に送られて、無線インターフェース・レイヤ2内部で、さらなる処理動作が実行される。とりわけ、ステップ320で、無線インターフェース・レイヤ2処理セクション群が、レイヤ2H−ARQ処理動作322を実行する。レイヤ2H−ARQ処理動作の終了時に、MACサブレイヤ処理セクション208が、ステップ324で、データが、誤りを伴って伝送されているか、誤りを伴わずに伝送されているかをノードB204に示す肯定応答(ACK)メッセージまたは否定応答(NACK)メッセージのための伝送サービスを提供するよう、無線インターフェース・レイヤ1内部の物理レイヤ処理セクション206に要求する。ACKメッセージまたはNACKメッセージの生成は、UE202によるデータ・パケット受信の終了から、およそ7.5スロット(5ミリ秒)後に行われる。
図4に示したタイミング図400で見て取ることができるとおり、UE202が、ステップ402で、UEを宛先とする制御情報302を検出することができない場合、UEは、ステップ404で、パケット・データ304を受信することができない。これにより、ステップ406で、フィードバック情報のための伝送サービスを提供する要求が、MACサブレイヤ処理セクション208から物理レイヤ処理セクション206にまったく行われなくなる。DTX(不連続な伝送)が、ステップ408で、ノードB204によって検出される。次に、検出されたDTXが、ステップ410で、既存の電気通信標準に従ってNACKメッセージと解釈される。
図5のタイミング図も同様の場合を示すが、ここではUE202が、無線インターフェース・レイヤ1内で、UEを宛先とする制御情報302を検出することに成功しても、制御情報302に対して実行される巡回冗長検査が、ステップ502で不合格になっている。これにより、UEレイヤ1処理セクションが、ステップ504で、受信されたデータ・パケット304を復号化することができないことになり、DTX(不連続な伝送)が、ステップ506で、割り当てられた専用制御チャネル上にもたらされる。DTX412は、ステップ508で、ノードB204(その位置でACKメッセージまたはNACKメッセージを受信することを予期していた)によって検出され、ノードB204によって、ステップ510で、NACKメッセージと解釈される。
ノードB204が意図せずに、DTX412をNACKメッセージではなく、ACKメッセージと解釈するのを回避するため、UE202は、検出された制御チャネル上のダウンリンク制御情報上で誤りが検出されると、無線インターフェース・レイヤ1内部でNACKメッセージを生成し、そのNACKメッセージを、専用制御チャネル上の専用スロットで送信するように動作する。図6に示したタイミング図600は、本発明によるUE202の動作を示す。
UE202が、HSDP動作を可能にされている場合、UE202は、ステップ308で、所与の共通制御チャネルの組を監視することを始める。ステップ310で、制御チャネル群のいずれか1つのチャネル上で、そのUEを宛先とする制御情報302の検出に成功すると、UE202は、ステップ312で、関連するデータ・チャネル上でデータを受信することを開始する。UE202は、妥当な制御チャネル上で受信される、検出された制御情報302を受信し、復号化することを続ける。ステップ502で、制御情報302の巡回冗長検査が、いずれの時点であれ、不合格になると、ステップ504で、UE無線インターフェース・レイヤ1処理セクションは、受信されたデータを復号化することができない。
その場合、UE202は、ステップ602で、無線インターフェース・レイヤ1処理動作を実行することにより、関連するデータ・チャネル上でデータ・パケット304の受信を終了させる。次に、無線インターフェース・レイヤ1処理セクションは、ステップ606で、後の時点におけるACKメッセージまたはNACKメッセージの伝送のために割り当てられている、関連する制御チャネル上で送信されるべき、NACKメッセージ604を開始する。現行では、このフィードバック情報メッセージの伝送のために定義されている時間は、制御情報メッセージ302の終りから、およそ9.5スロットである。しかし、本発明の他の諸実施形態では、このフィードバック情報メッセージの伝送のためのスケジュールされた時間は様々であってよく、またはスケジューリングにおけるシステム柔軟性を拡張するように構成可能であることが許される。
この拡張は、MACサブレイヤACKメッセージ/NACKメッセージ生成機能を無線インターフェース・レイヤ1処理動作に再割り当てすることを可能にする。これは、処理をスピードアップし、HSDPAパケット・データ上に誤りが存在する場合に、無線インターフェース・レイヤ1と無線インターフェース・レイヤ2の間における不必要なトラフィックを減らす効果を有する。本発明は、実行に依存しており、既存の電気通信標準の準拠にまったく影響を及ぼさないことが理解されよう。
本発明は、既存の無線インターフェース・レイヤ2のACKメッセージ/NACKメッセージ生成機能に実質的に重なるが、無線インターフェース・レイヤ2が、ステップ506で、無線インターフェース・レイヤ1がノードB204に送信すべきものを何も生成せず、検出された制御チャネル上の制御情報に対する巡回冗長検査が不合格であった場合、無線インターフェース・レイヤ1は、ノードB204に伝送するために、NACKメッセージ604が生成されるようにする。ノードB204は、ステップ608で、UE202から受信されるフィードバック情報を監視し、ステップ610で、NACKメッセージ605が検出されたと判定する。
最後に、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、ACK/NACKメッセージに関して前述したHSDPAフィードバック・スキームに、様々な変更および/または追加を行うことができることを理解されたい。
通信システムにおいて諸機能を実行するための、いくつかの互いに関係するレイヤのアーキテクチャモデルである。 本発明による通信システムの一部を形成する移動局(UE)および基地局(ノードB)の概略図である。 従来技術の通信システムにおけるHSDPA活動中に実行される情報フローおよび処理動作を示すタイミング図である。 UEが、そのUEを宛先とする制御情報を検出することができなかった場合の、従来技術の通信システムの動作を示すタイミング図である。 従来技術の通信システムのUEが、そのUEを宛先とする制御情報を検出したが、その制御情報が、誤り検査手続きに不合格であったケースを示すタイミング図である。 本発明による図2に示した通信システムによって実行されるデータフローおよび処理動作を示すタイミング図である。

Claims (12)

  1. 高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)通信システムにおける自動再送要求(ARQ)制御の方法であって、第1の局から第2の局に制御情報を伝送すること、
    前記第2の局において前記制御情報の受信を始めること、前記制御情報が、誤りを伴って受信されているかどうかを検査すること、および誤りを伴って受信されている場合、前記第1の局に伝送するための否定応答(NACK)メッセージを生成し、前記制御情報誤り検査および前記確認応答メッセージ生成は、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することによって前記第2の局において実行される方法。
  2. 前記制御情報誤り検査は、前記制御情報に対して巡回冗長検査を実行することによって実行される請求項1に記載の方法。
  3. 前記制御情報誤り検査は、関連するデータ・パケットの受信中に実行される請求項1または2のいずれか一項に記載の方法。
  4. 前記制御情報誤り検査が不合格であると、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することにより、前記第2の局における前記関連するデータ・パケットの受信を終了させることを更に含む請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記制御情報は、共通制御チャネル上で送受信される請求項4に記載の方法。
  6. 前記第2の局から前記第1の局に、前記共通制御チャネル上で前記否定応答(NACK)メッセージを伝送することを更に含む請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)通信システムの一部を形成する通信局であって、別の局から伝送された制御情報を受信するための受信手段と、前記制御情報が、誤りを伴って受信されているかどうかを検査するための処理手段と、誤りを伴って受信されている場合、前記第1の局に伝送するための否定応答(NACK)メッセージを生成するための処理手段とを含み、前記制御情報誤り検査および前記確認応答メッセージ生成は、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することによって前記第2の局において実行される通信局。
  8. 前記処理手段は、前記制御情報に対して巡回冗長検査を実行することによって前記制御情報誤り検査を実行するように動作する請求項7に記載の通信局。
  9. 処理手段は、関連するデータ・パケットの受信中に前記制御情報誤り検査を実行するように動作する請求項7または8のいずれか一項に記載の通信局。
  10. 前記処理手段は、前記制御情報誤り検査が不合格であると、無線インターフェース・レイヤ1内部で処理動作を実行することにより、前記第2の局における前記関連するデータ・パケットの受信を終了させるように動作する請求項7乃至9のいずれか一項に記載の通信局。
  11. 前記処理手段は、共通制御チャネル上で制御情報を送受信するように動作する請求項10に記載の通信局。
  12. 前記処理手段は、前記第2の局から前記第1の局に、前記共通制御チャネル上で前記否定応答(NACK)メッセージを伝送するように動作する請求項7乃至11のいずれか一項に記載の通信局。
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